水利水电工程施工中高边坡开挖支护 及加固技术的应用与解析

郭云军

中国水利水电建设工程咨询西北有限公司 陕西西安 710061

摘要：在水利水电工程中，高边坡技术是一项非常重要的施工技术，高边坡一般指土质边坡高度大于20m、小于100m或岩质边坡高度大于30m、小于100m的边坡。在我国的水利水电工程建设中，存在很多高边坡，这些高边坡的稳定程度决定着工程的安全，在很多的水利水电工程中，常常出现一些因为高边坡造成的事故，严重威胁到施工安全和人员安全。因此探讨高边坡开挖支护以及加固技术极为必要。

关键词：水利水电工程；高边坡开挖；加固技术；应用

一、高边坡失去稳定性的原因

在我国很多的水利水电工程建设中，设计工作是关系施工整体质量和稳定度的重要因素，如果工程中的设计人员不能提高对设计工作的重视度，采取不合理的设计方法进行设计，就会出现边坡不稳定的状况。此外，很多施工单位为了能够超前完成工程任务，会缩短工期，而缩短工期最有效的方法就是爆破和挖凿，这些方法也会带来一定的安全隐患。还有一方面，在工程建设中施工现场会出现积水渗透问题，这些渗透问题不解决也是非常严重的安全隐患。还有很多施工单位不能够合理地按照要求施工，施工材料和施工设备应用的不合理等问题长期存在，都容易引发安全事故。在水利水电施工中还常常出现高边坡下滑的状况。但是如果地下岩石非常坚固或者强度非常高的话，边坡的稳定系数就高。外在地貌优越，张应力就会大大减少，也会由此减少裂缝的产生。

二、水利水电工程施工中高边坡开挖技术研究

现以某抽水蓄能电站上水库库岸高边坡的开挖实际情况进行简述：

（一）对表土植被层进行清理

施工人员应对存在施工障碍的表层植物进行相应的清理，清理范围应扩展至施工地段的五米之外。同时在对树根等位置挖出过程中，应将其开挖范围扩展至距离开挖区的3m之外。在施工中，施工人员需要加强对开挖区域野生植物的保护，避免由于人为施工对自然环境等产生消极影响。

（二）开挖土方

先将覆盖层及土方开挖一个梯段高度，再采用1.8m?液压反铲按照测量放样开口线沿马道方向形成边坡开口，自上而下分层开挖，分层厚度3m，前期工作场面较小时，采用液压反铲削坡甩料，SD22推土机平整场面。开挖工作面大于10m后，由液压反铲直接装20t自卸车。同一层面开挖施工，按照“先土方开挖，后石方开挖，再边坡支护”的顺序进行，使开挖面同步下降。

（三）开挖石方

石方开挖在每个梯段土方开挖完成后进行。石方开挖采用自上而下分层钻爆开挖的施工方法，分层梯段高度为3.0～7.5m，根据边坡马道及建基面调整；底部预留1.5m保护层；永久石方边坡均采用预裂爆破；岩石开挖采用梯段微差爆破。

（四）边坡预裂施工

预裂随梯段爆破施工進行，在每层开挖前，先用推土机将边坡线附近的浮渣清理干净，测量根据开挖边坡准确放线，在已经开挖完成的岩石边坡用脚手架管搭设钻机机架，机架搭设倾角与边坡坡比相同，钻机紧靠机架安装，安装就位后用量角器测量钻杆斜度，确认与边坡斜度相同后再进行钻孔施工。为保证钻孔质量，钻孔深度随梯段高度计算，原则上尽量低于15m，以免孔底误差增大。

（五）保护层开挖方法

建基面及边坡马道采用预留保护层的开挖，保护层一般预留1.5m厚，爆破施工时间要滞后同施工段的下层边坡预裂。

建基面预留保护层采用分层开挖、火花起爆的施工方法。按照设计高程进行放样，并将每个钻孔的位置用油漆标明。同时根据作业指导书的要求，采用YT-28型手风钻造孔，孔径φ42mm，装药直径φ25mm；第一层钻孔深度0.7m，第二层钻孔深度0.6m，第三层0.2m采用人工撬挖。

三、水利水电工程高边坡支护加固施工技术分析

（一）锚喷支护施工的应用

在水力发电站的高边坡支护工程中应用非常普遍，尤其是利用边坡锚杆开展最早的支护工作。例如某水利水电工程，主要分成3个施工区间，按照河流上下游的方向，并且分区的特点都是从外向内推进的，每一分区的面积在600m2左右，在区域间的水利工程项目施工时，采用的都是水平流水作业的方式。在该工程中，在后边坡高477m之内的厂房的建设工程中、在右坝肩高530m的工程建设中、以及在放空洞出口高465m的建筑范围内，都可以采用锚杆支护的技术。通常锚杆依照梅花的形状来进行布置，倾角控制在30°上下，要选择符合标准的焊管和扣件，还要搭建好临时的脚手架施工平台，做好安全防护的措施，最好在脚手架上面铺设比较结实的竹胶板，还要在支架周围安装安全网，切实保证施工人员的人身安全。在进行锚杆钻孔时，通常使用的工具是手风钻和YQ—100B简易潜孔钻，采用孔径为48cm的焊管，搭设的脚手架高度在2.2m上下，在实施钻孔时，要依据岩石的纹理和走向以及具体的倾角情况，及时调整锚杆孔的角度大小，钻头的选择标准一般是要比锚杆本体的直径大些，程度控制在18cm上下。当钻孔的深度达到标准需要时就可以利用高压风将内部的杂质彻底清除，为下一步的施工提供便利条件。工程中采用的锚杆型号应为普通的螺纹钢筋，具有经济可靠性。

（二）做好喷混凝土和贴坡混凝土的支护工作

喷混凝土也是在早期的高边坡支护过程中经常使用到的方式，主要的实施内容就是强化和封闭已经开挖好的基建面层，有效降低水利水电工程基建面在阳光下曝晒的频率，并减少风吹雨淋的次数，保证基建面的质量。此种方式广泛应用于厂房高边坡的开挖工程中、防空洞出口的开挖过程中、右坝肩开挖的过程中，可以起到良好的支护效果。

（三）预应力锚索施工的实施

作为支护施工的一部分，预应力锚索施工在实施中，应做好以下几个方面工作：①在施工准备阶段，对施工现场进行全面、系统的考察，及时发现存在的问题，并采取相应的措施加以调整和优化，减少突发状况对施工进度等方面产生的消极影响。②如若采取潜孔锤进行钻孔，应进行合理的除尘防护处理，清除松动的岩块，避免设备钻孔产生的冲击力，引发岩块掉落伤人等危险情况。③针对钢绞线，应利用特制的支架下料，避免其弹出对施工人员人身安全构成威胁，同时，管理人员要到施工现场进行指挥。

（四）做好排水孔的施工工作

在水利水电工程的施工中，要充分考虑到高边坡的日常生产排水问题，如果排水工作没有做到位，山体中的水就会给水利水电工程的高边坡施工带来很大的影响，严重的时候会造成坍塌的事故。为了防止此类事故的发生，在进行施工防护时经常使用的支护方式就是在高边坡坡上开挖永久的排水孔，这样就可以有效降低山体内部的水压力，保证施工工程的稳定性。此种方法在喷混凝土和贴坡混凝土的范围内广泛使用，并取得了明显的效果。在该工程的施工中采用的是20m3/min的空压机，同时与YT—28型的手风钻以及相关设备相配合使用。所需要挖掘的排水孔的孔径大小通常为50mm，依照美化的形式进行分布，排水孔的仰角控制在10°左右，并要和锚杆保持一定的距离。

四、结语

在水利水电工程建设中要严把质量关，保证水利水电施工过程中的各环节井井有条的顺利进行，从而保证水利水电工程的质量。目前被广泛应用的加固技术有混凝土加固技术、锚固技术以及减载排水技术等，都有其自身的特点，并且适用于边坡的不同位置，具体选用何种加固方式需要结合工程项目的实际特点确定。

参考文献：

[1]王博.水利水电工程施工中高边坡加固技术的应用[J].新材料新装饰，2014，08

[2]周创兵.水电工程高陡边坡全生命周期安全控制研究综述[J].岩石力学与工程学报，2013，06